مدلسازی کاهش COD پساب صنایع پتروشیمی توسط روشهای طراحی آزمایش و شبکه عصبی مصنوعی

نوع مقاله: مقاله شیمی

نویسندگان

1 استاد، مهندسی شیمی، دانشگاه سمنان

2 دانشجوی دوره دکترا، مهندسی شیمی، دانشگاه سمنان

3 استادیار، مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در این مقاله ، روش تخریب فتوکاتالیستی به عنوان روشی مناسب جهت تصفیه پساب و حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی )COD(یکی از واحدهای تولیدی صنایع پتروشیمی معرفی شده و پارامترهای موثر در عملکرد این فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است.برای این منظور،با استفاده از فتوکاتالیست تجاری دی اکسید تیتانیم و اندازه‌گیری تجربی پارامتر اکسیژن مورد نیاز شیمیایی،درصد کاهش این پارامتر در فرآیند فتوکاتالیستی در مدت زمان 90 دقیقه، به کمک روشهای طراحی آزمایش و شبکه عصبی مصنوعی،مدلسازی و مورد ارزیابی قرار گرفت.برای انجام آزمایشات،از یک رآکتور دو جداره فتوکاتالیستی ناپیوسته مجهز به همزن و لامپهایUV،استفاده گردید.نتایج حاصل از انجام آزمایشات در شرایط بهینه نشان داد که مدل بدست آمده از هر دو روش،تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد.این نتایج نشان داد که افزایش غلظت فتوکاتالیست در حالت pH خنثی، تا مقدار بهینه 84/0 گرم بر لیتر در شرایط بدون محدودیت و 2 گرم بر لیتر در شرایط با محدودیت، موجب افزایش حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی به ترتیب به میزان 93 و 77 درصد ‌گردید.در واقع در شرایط بهینه ذکر شده فوق، مقدار اکسیژن مورد نیاز شیمیایی از 1280 به ترتیب به مقدار 90 و 294 تقلیل یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling of Petrochemical industries wastewater COD Removal with DOE&ANN

نویسندگان [English]

  • ali Haghighi Asl 1
  • amin ahmadpour 2
  • narges fallah 3
1 semnan university
2 semnan university
3 amirkabir university
چکیده [English]

In this research, photocatalytic degradation method for COD(CHEMICAL OXYGEN DEMAND Value) removal has been introduced to treatment of petrochemical industries wastewater as an adaptable method and effective parameters in the process performance have been investigated. Therewith, by using commercial photocatalyst of titanium dioxide and empirical measurement of COD parameter, decrease percentage of this parameter of photocatalytic process during 90 minutes investigated via DOE&ANN method. To carry out experiments,A photocatalytic reactor with agitator used which UV-C lamps submerged within photocatalyst solution in the wastewater sample. Results of experiments at optimized conditions indicated that two models is in a good agreement with the consequences. These results demonstrated that photocatalyst concentration increase in the neutral pH state to optimized amount of 0.84 grams per liter under unlimited conditions and 2 grams per liter under limited conditions, causes removal increase of COD to 93 and 77 percent, respectively(from 180 to 90 and 294 respectively).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wastewater treatment
  • photocatalytic degradation
  • Titanium Dioxide
  • DOE
  • ANN
  • COD
[1] G.S. Wang, H. Liau, H.W. Chen, H.C. Yang, "Characteristics of natural organic matter degradation in water by UV/ H2O2 treatment", Environmental Technology, Vol. 27, No. 3, 2006, pp. 277–287.

[2] C.E. Ellis, "Wet Air Oxidation of refinery spent caustic", Environmental Progress banner, Vol. 17, Issue 1, 2008, pp. 28–30.

[3] S. Mara, M. Carlos, "Wet Air Oxidation of Refinery Spent Caustic: A Refinery Case Study", NPRA Conference, San Antonio Texas, 2000.

[4] H. Shin, S.W. Hung, "Treatment of olefin plant spent caustic by combination of neutralization and fenton reaction", Water Research, Vol.35, No. 8, 2001, pp. 2017–2021.

[5] N. Rodriguez, K. Henrik, N. Patricio, "Spent caustic oxidation using electro-generated Fenton's reagent in a batch reactor", Journal of Environmental Science and Health, Part. A, Vol. 43, Issue 8, 2008, pp. 952–960.

[6] P. Nu ez, K. Henrik, N. Rodriguez, G. Claudia, "Electrochemical Generation of Fenton's Reagent to Treat Spent Caustic Wastewater", Separation Science and Technology, Vol. 44, Issue 10, 2008, pp. 2223–2233.

[7] Z.Z. Yu, D.Z. Sun, CH. Li, P.F. Shi, X.D. Duan, G.R. Sun, J.X. Liu, "UV-catalytic treatment of spent caustic from ethane plant with hydrogen peroxide and ozone oxidation", Journal of Environmental Science, Vol. 16, No. 2, 2004, pp. 272–275.

[8] A. Hawari, R. Hasanat, Abu-R. Ibrahim, O. Mabrouk, "A comparative study of the treatment of ethylene plant spent caustic by neutralization and classical and advanced oxidation", Journal of Environmental Management, Vol. 15, 2015, pp.105–112.

[9] S.H.Y. Abdulah, M.A. Abu-Hassan, Z. Zainon-Noor, A. Aris, "Optimization of photo-Fenton oxidation of sulfidic spent caustic by using response surface methodology", Journal of Environmental Science, Vol. 25, 2011, pp. 231–239.

[10] C. Chen. C. Ting, "Wet Air Oxidation and Catalytic Wet Air Oxidation for refinerey spent caustic degradation", Journal of Chemical Society of Pakistan, Vol.35, No. 2, 2013, pp. 74–81.

[11] M. Alaiezadeh, "Spent caustic wastewater treatment with electrical coagulation method", the first international conference oil, gas, petrochemical and power plant, Iran, June 2015.

[12] D.C. Montgomery, Design and analysis of experiments, 6rd Edition, John Wiley & Sons, 2012, pp. 1–638.

[13] S. Haykin, Neural Networks: A Comprehensive Foundation. 4th ed., Prentice Hall PTR, 2008.

[14] Standard methods for the examination of water and wastewater, in American Public Health Association (APHA): Washington, DC, USA, W.E. Federation and A.P.H. Association, Editors, 2015.

[15] U.I. Gaya, A.H. Abdullah, "Heterogeneous photocatalytic degradation of organic contaminants over titanium dioxide: A review of fundamentals, progress and problems", Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, Vol.9, Issue 1, 2008, pp.1–12.

]16[  ح. باقرپور، "شبیه سازی فرآیند سوخت بیودیزل حاصل از روغنهای پسماند با استفاده از شبکه عصبی"، مجله مدلسازی در مهندسی، دانشگاه سمنان، دوره 12، شماره 39، 1393، صفحه 143-149.

]17[ م. مهدی پور قاضی، "مدلسازی ریاضی و شبکه عصبی انتقال جرم در غشاهای مایع آمین گلایکول برای جداسازی دی اکسید کربن از هوا"، مجله مدلسازی در مهندسی، دانشگاه سمنان، دوره 14، شماره 47، 1395، صفحه 51-60.